i

LAPORAN TUGAS AKHIR

Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton

(Pengaruh Arus Listrik Terhadap Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit

Natrium Hidroksida)

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan S1 (Terapan)

pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi

Politeknik Negeri Sriwijaya

OLEH :

TANTI HARYATI

0612 4041 1538

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2016

ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PROTOTYPE HYDROGEN FUEL GENERATOR WITH

INSULATING COTTON (Pengaruh Supply Arus Listrik Terhadap

Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit Natrium Hidroksida)

Oleh :

TANTI HARYATI

0612 4041 1538

Palembang, Juli 2016

Menyetujui,

Pembimbing I, Pembimbing II,

Ir. Sahrul Effendy, M.T. Ir. Erlinawati, M.T.

NIP. 196312231996011001 NIP. 196107051988112001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Ketua Jurusan Teknik Kimia

S1 (Terapan) Teknik Energi

Ir. Arizal Aswan, M.T. Adi Syakdani, S.T., M.T.

NIP. 195804241993031001 NIP. 196904111992031001

iii

Motto :

ر ىن ا إل سل م ويعطى أ جره هع ا لنبيين : طالب الب حوة ، طا لب ا لولن : طا لب ا لعلن

“Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat; orang yang

menuntut ilmu berarti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang

diberikan kepada sama dengan para Nabi”. (HR. Dailani dari Anas r.a)

Man Jadda Wajadda (Siapa Bersungguh-sungguh pasti Berhasil)

Man Shabara Zhafira (Siapa yang bersabar pasti beruntung)

Man Sara Ala Darbi Wasala (Siapa menapaki jalan-Nya akan sampai ke

tujuan)

Ku olah kata, kubaca makna, kuikat dalam alenia, kubingkai dalam bab

sejumlah lima, jadilah mahakarya, gelar sarjana kuterima, orang tua,

calon suami dan calon mertua pun bahagia.

Kupersembahkan Untuk :

Allah SWT beserta Rasul-Nya yang selalu mengiringi setiap

langkahku dan memberikan segala keberkahan-Nya untukku.

Kedua almarhum orang tuaku yang semasa hidupnya tak pernah

berhenti memberikan kasih sayang, pengorbanan, semangat dan

kenangan yang tak tergantikan. Semoga kita dipertemukan kembali

di Jannah-Nya.

Kedua Adikku Imam dan Tika yang selalu ada disampingku dan

selalu memberikan dukungan serta doa.

Semua keluarga besarku yang telah banyak membantu dalam segala

hal.

Kedua pembimbingku Ir. Sahrul Effendy, M.T. dan Ir. Erlinawati,

M.T. yang tanpa lelah dan dengan sabar memberikan bimbingan

dan nasihat sampai selesainya laporan ini.

Teman satu tim, Ardi, Daniel, Egit, dan Rani. Layaknya Hidrogen

yang memiliki nomer atom 1, kita pun harus menjadi pemuda-

pemudi nomer 1 yang paling terdepan.

Teman sejawatku, Alrissa, Shellya, Yuni, dan Deni yang selalu

memberikan semangat, dukungan dan doa meski jarang bertatap

muka.

Teman seperjuanganku, Rara, Raisha, Winda, Nur Wahida, Dewi,

Findi, Yuhanah, Melwinda, Widya dan Dhea. Semoga ilmu kita

senantiasa bermanfaat dan silaturahmi antar kita selalu terjalin

erat.

iv

ABSTRAK

Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton

(Pengaruh Arus Listrik Terhadap Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit

Natrium Hidroksida)

(Tanti Haryati, 2016 : 51 halaman, 21 tabel, 19 gambar, 4 lampiran)

Elektrolisis air adalah proses penguraian senyawa air menjadi oksigen dan

hidrogen gas dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Arus

akan menghantarkan listrik ke elektroda sehingga akan terjadi reaksi reduksi di

katoda dan membentuk gas hidrogen. Untuk mempercepat proses elektrolisis

diperlukan larutan elektrolit sebagai larutan yang bersifat menghantarkan listrik.

Pada umumnya proses elektrolisis yang dilakukan untuk menghasilkan gas

oksigen dan gas hidrogen menggunakan larutan alkali. Larutan alkali yang

digunakan adalah larutan NaOH. Larutan tersebut merupakan elektrolit kuat yang

dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Elektroda yang digunakan adalah

pipa stainless steel yang tahan terhadap karat dengan ditambahkan bahan

penyekat kain katun yang berfungsi sebagai penyekat atau pembatas antara zona

katoda dan anoda. Dengan merancang alat Prototype Hydrogen Fuel Generator

With Insulating Catoon, dapat dihasilkan gas hidrogen berdasarkan pengaruh arus

listrik. Variasi arus listrik yang digunakan yaitu 2,5 A, 5 A, 7,5 A, 9,5 A dan 11

A. Semakin tinggi arus listrik yang disuplai maka produksi gas hidrogen akan

semakin banyak. Produksi gas hidrogen yang paling banyak dihasilkan adalah

pada arus 11 A dengan 100,65 ml gas hidrogen. Sedangkan efisiensi berbanding

terbalik dengan produksi gas hidrogen. Efisiensi tertinggi dihasilkan pada arus 5

A yaitu 20,20% sedangkan yang terendah adalah 14,81% dihasilkan pada arus 11

A.

Kata Kunci : Elektrolisis, Air, Hidrogen, Elektrolit, Elektroda, Arus Listrik

v

ABSTRAK

Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton

(The Influences Of Electric Current Supply To The Production Of Hydrogen

Gaas With Sodium Hydroxide Electrolyte )

(Tanti Haryati, 2016 : 51 pages, 21 tables, 19 figures, 4 appendixes)

Electrolysis of water is the decomposition of the compound water into oxygen and

hydrogen gas by using an electric current through the water. Current will conduct

electricity to the electrodes so that there will be a reduction reaction in the

cathode and form hydrogen gas. To speed up the process of electrolysis required

electrolyte solution as a solution that is both conduct electricity. In general

electrolysis processes undertaken to produce oxygen gas and hydrogen gas using

alkaline solution. Alkaline solution used is NaOH. The solution is a strong

electrolyte that can conduct electric current well. The electrodes used are

stainless steel pipe which is resistant to corrosion with insulating material added

cotton fabric that serves as insulator or barrier zone between the cathode and the

anode. By designing Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating catoon,

hydrogen gas may be generated based on the effect of electric current. Variations

of the electrical current used is 2.5 A, 5 A, 7.5 A, 9.5 A and 11 A. The higher the

electrical current supplied to the production of hydrogen gas will be many more.

The production of hydrogen gas is the most widely produced on the current 11 A

with 100.65 ml of hydrogen gas. While efficiency is inversely proportional to the

production of hydrogen gas. The highest efficiency resulting in current of 5 A is

20.20% whereas the lowest was 14.81% resulting in the current 11 A.

Keywords: Electrolysis, Water, Hydrogen, electrolyte, electrodes, Electric

Current

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir

yang berjudul “Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton

(Pengaruh Suplai Arus Listrik Terhadap Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit

Natrium Hidroksida)”.

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas

Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi di Politeknik

Negeri Sriwijaya. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi penelitian yang

dilakukan pada bulan April-Juni 2016.

Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan

bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan

terima kasih kepada yang terhormat :

1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya

2. Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya

3. Adi Syakdani, S.T, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Sriwijaya

4. Ahmad Zikri, S.T, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Sriwijaya

5. Ir. Arizal Aswan, M.T. selaku Ketua Program Studi D-IV Teknik Energi

Politeknik Negeri Sriwijaya

6. Ir. Sahrul Effendy, M.T selaku Pembimbing I di Politeknik Negeri Sriwijaya

7. Ir. Erlinawati, M.T selaku Pembimbing II di Politeknik Negeri Sriwijaya

8. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan Teknik Kimia dan Teknik

Energi.

9. Kedua orang tua dan seluruh keluarga besar yang telah memberikan bantuan

baik secara moril maupun materi.

10. Teman – teman seperjuangan Teknik Energi 2012 atas support, doa dan

bantuannya selama penyusunan tugas akhir ini.

vii

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan

dalam penulisan laporan ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran

atau kritik yang sifatnya membangun dari para pembaca dan dosen bersangkutan,

untuk kesempurnaan penulisan dimasa yang akan datang. Semoga laporan ini

dapat memberikan wawasan dan pengetahuan baru bagi kita semua.

Palembang, Juli 2016

Penulis

viii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR .................................................................................... vi

DAFTAR ISI ................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Tujuan Penelitian ............................................................................ 2

1.3 Manfaat Penelitian .......................................................................... 2

1.4 Rumusan Masalah ........................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Elektrolisis Air ... ............................................................................ 4

2.2 Sel Elektrolisis ................................................................................ 5

2.3 Deret Volta...................................................................................... 8

2.4 Hukum Faraday .............................................................................. 9

2.5 Elektrolit ......................................................................................... 11

2.6 Elektroda ......................................................................................... 12

2.7 Air ................................................................................................... 16

2.8 Hidrogen ......................................................................................... 17

2.9 Bahan Penyekat .............................................................................. 19

2.10 Energi dan Daya Listrik .................................................................. 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Pendekatan Desain Fungsional ....................................................... 27

3.2 Pendekatan Desain Struktural ......................................................... 27

3.3 Pertimbangan Percobaan ................................................................ 29

3.4 Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................... 29

3.5 Bahan dan Alat ............................................................................... 30

3.6 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ............................................. 30

3.7 Pengamatan ..................................................................................... 30

3.8 Prosedur Percobaan ........................................................................ 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ................................................................................ 33

4.2 Pembahasan ...................................................................................... 34

Halaman

ix

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 39

5.2 Saran ................................................................................................. 39

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 40

LAMPIRAN .................................................................................................... 42

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Proses Elektrolisis Air ............................................................................... 4

2. Pipa Stainless Steel ................................................................................... 16

3. Ukuran Pori-Pori Bahan Penyekat Kain Katun......................................... 23

3. Tampak Depan Alat Hydrogen Fuel Generator With Insulating

Cotton ........................................................................................................ 27

4. Tampak Atas Alat Hydrogen Fuel Generator With Insulating

Cotton ........................................................................................................ 27

5. Tampak Samping Alat Hydrogen Fuel Generator With Insulating

Cotton ........................................................................................................ 28

6. Grafik Arus Listrik Vs Volume Gas Hidrogen ......................................... 35

7. Grafik Arus Listrik Vs Volume Gas Hidrogen Elektrolit NaOH dan

KOH .......................................................................................................... 36

8. Grafik Arus Lisstrik Vs Efisiensi Alat ..................................................... 37

9. Blok Diagram Neraca Massa Pada Proses Elektrolisis ............................. 51

10. Tangki Penampung Gas ............................................................................ 56

11. Pipa Flashback Aresstor ........................................................................... 56

12. Pipa Stainless Steel Elektroda ................................................................... 56

13. DC supply 6-12 volt .................................................................................. 56

14. Flashback Aresstor ................................................................................... 56

15. Tang Meter ................................................................................................ 56

16. Sambungan Pipa ........................................................................................ 57

17. Proses Perakitan Elektroda........................................................................ 57

18. Proses Perakitan Tabung Gas Penampung ................................................ 57

19. Keseluruhan Alat Beserta Rangkaian ....................................................... 58

20. Uji Bakar Gas Hidrogen ............................................................................ 58

21. Uji Bakar Terhadap Aluminium................................................................ 59

22. Uji Bakar Terhadap Pipa ........................................................................... 59

xi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Sifat Daya Hantar Listrik Elektrolit dalam Larutan .................................. 12

2. Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda...... ......................... 14

3. Ketetapan Fisik Air ................................................................................... 17

4. Gas Hidrogen dan Oksigen Secara Praktek .............................................. 33

5. Efisiensi Alat Pada Proses Elektrolisis ..................................................... 33

6. Gas Hidrogen dengan Elektrolit NaOH dan KOH .................................... 33

7. Konversi dari Voltase ke Arus Listrik ...................................................... 42

8. Volume Hasil Elektrolisis Sebelum dan Sesudah ..................................... 42

9. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 2,5 A (11 Volt)................................. 43

10. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 5 A (12 Volt) ................................... 43

11. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 7,5 A (13 Volt)................................. 44

12. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 9,5 A (14 Volt)................................. 44

13. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 11 A (15 Volt).................................. 45

14. Waktu Elektrolisis Per Konsentrasi dan Arus Yang Digunakan .............. 46

15. Volume Elektrolisis Per Konsentrasi dan Arus Yang Digunakan ............ 46

16. Data Perbandingan Tekanan Pressure Gauge dan Tekanan Tabung ........ 47

17. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Teoritis ......................... 49

18. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (1,25 M) .......... 50

19. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (1 M) ............... 51

20. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (0,75 M) .......... 51

21. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (0,5 M) ............ 51

22. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (0,25 M) .......... 52

23. Efisiensi Alat Berdasarkan Arus Listrik Yang Digunakan ....................... 53

24. Neraca Massa Keseluruhan Pada Proses Elektrolisis ............................... 56

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Data – Data .................................................................................................. 42

2. Perhitungan .................................................................................................. 46

3. Surat – Menyurat ......................................................................................... 60